[发明专利]一种张力自动调节和控制装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种张力自动调节和控制装置及其控制方法，适用于绳索类（只能承受拉力）张力自动调节与控制领域。

背景技术

在桥梁与船舶建造、纺织机械、输配电等领域，存在很多需要进行张力调节与控制的场合，如输电线路转弯或端头处的电杆，为了防止受力不对称，需要在电线拉力相反的方向布设拉线，并固定在地面上，并调节拉线的拉力，以确保受力平衡。这类应用的典型特征是，拉力一旦调节平衡，只要自锁在当前状态，在相对较长时间内都不需要对拉力进行二次调节。

在现存的张力控制方案中，大部分都是通过纯人工的办法对张力进行调节，费时费力，拉力调节的精度也不够高。还有的张力调节与控制装置尽管实现了自动化，但是需要不间断主动调整拉力，一旦系统程序出错或断电，拉力就被释放或者出现其他异常，不适合长期不间断工作。还有的张力调节与控制装置，只能利用交流电源供电，无法或不方便在户外使用。考虑到以上因素，本发明利用直流电机作为张力调节的动力源，整个装置采用直流供电，如利用汽车电源即可完成操作；采用梯形丝杆螺母副的相对运动实现张力的调节，由于丝杆螺母具有自锁作用，因此，张力调节到合适值后，系统断电张力仍能够长期保持；只要设定了目标张力后，本发明可以自动完成张力的调节，完全自动化。这使得本发明可以应用在诸多需要张力调节和控制的应用场合中。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种张力自动调节和控制装置。

本发明采用以下方案实现：一种张力自动调节和控制装置，其特征在于：包括一张力控制器、一直流电机、一梯形丝杆螺母、一电位器式传感器和一拉力传感器，所述直流电机的输出轴与所述梯形丝杆螺母的螺母固定连接，所述梯形丝杆螺母的丝杆与所述拉力传感器固定连接，所述电位器式传感器的转轴与所述直流电机的输出轴啮合；所述张力控制器采集所述拉力传感器的实际拉力和所述电位器式传感器的实际角位移，并控制所述直流电机的转动，通过对角位移的控制间接实现对张力的控制。

在本发明一实施例中，所述张力控制器包括一处理器、一人机界面、一AD转换器和一直流电机驱动电路，所述处理器连接所述人机界面、AD转换器和直流电机驱动电路。

在本发明一实施例中，所述张力控制器还包括一通讯单元，所述通讯单元与所述处理器连接。

本发明的另一目的是提供一种张力自动调节和控制装置的控制方法。

采用以下方案实现：一种张力自动调节和控制装置的控制方法，其特征在于：所述张力控制器采集所述拉力传感器的实际拉力并与一预设拉力值进行比较；若所述预设拉力值大于所述实际拉力，则所述张力控制器控制所述直流电机正向转动一预设角位移后停止转动并重新比较，若所述预设拉力值小于所述实际拉力，则所述张力控制器控制所述直流电机反向转动所述预设角位移后停止转动并重新比较，若所述预设拉力值等于所述实际拉力，则所述张力控制器控制所述直流电机停止转动；其中，所述张力控制器采集所述电位器式传感器的实际角位移并与所述预设角位移进行比较，当所述实际角位移等于所述预设角位移时，所述张力控制器控制所述直流电机停止转动。

在本发明一实施例中，所述预设拉力值通过人机界面进行设置。

在本发明一实施例中，所述预设拉力值通过通讯单元由一上位机进行设置。

本发明通过电位器式传感器对直流电机进行定步长位置控制的方法实现张力的调节，当实际拉力达到目标张力时，靠梯形丝杆螺母副的自锁作用保持和控制张力不变，而无需一直通电动态调节张力；本装置采用直流电机驱动，供电均可通过直流电供给，可以用于户外，将该装置设置于需要张力调节与控制的两个端点之间，电机通过正反转即可实现张力调节。本发明的特色在于以位置控制作为内环、以张力控制作为外环，通过位置控制实现张力的调节和控制。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明一种张力自动调节和控制装置的结构图。

图2是本发明一种张力自动调节和控制装置的原理图。

图3是本发明中张力控制器的原理图。

图4是本发明一种张力自动调节和控制装置的控制方法流程图。

具体实施方式